[发明专利]一种在线检测混合气体浓度的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境监测领域，具体的说是一种在线检测混合气体浓度的装置和方法。

背景技术

随着社会的发展，经济总量增长迅速，同时所需的资源和能源消耗也在持续增长，对环境的破坏也越来越严重。近年来我国的能源消耗和环境污染形势日趋严重，污染物排放总量持续增加，已超过环境自净能力；特别是对于发电、冶金、石化、煤化工、水泥、供热、垃圾处理、道路交通安全管理、环保检测领域等行业的各种燃煤、燃油、燃气等锅炉排放，需要及时有效的监测和治理。如对于锅炉烟气，主要含有氧、氮、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等气体，对其浓度的在线检测在烟气的净化治理和排放过程中显得十分重要，故发展高灵敏度、低成本的在线气体浓度检测仪也显得十分迫切。

气体浓度的测量主要是采用各类气体浓度测量的传感器进行测量,传感器包括电化学、半导体、光离子、激光、红外传感器等。也可以通过气体对光的特征吸收性能采用红外或紫外光谱技术等进行测量。对于特定的气体，无论是采用传感器或光谱技术都可获得较准确的浓度测量值。而当多种气体混合时，各个气体间对测量会相互影响，使得传感器或光谱方法所测得气体浓度的值误差较大，特别在烟气中脱硫脱硝净化时，对于实际混合气体的在线检测的浓度值则不易测量准确。目前大部分气体分析或在线测量采用光谱技术，主要通过分光光度计对气体进行辐照扫描，不同气体在不同波长范围会产生特征吸收峰，经不同波长的光激发气体分子可获得不同的波长的吸收峰，通过对波长和峰值强度的分析可获得较准确的气体种类和浓度的值。此技术方案较为成熟，主要应用于气体分析领域，但设备结构较复杂且成本较高，限制了其在线检测领域的规模化应用。若采用传感器技术对气体浓度进行测量，因一个传感器是对应一种气体特性而制造的，对于单一气体浓度测量较准确，测试仪器小巧且成本低廉，但对于混合气体的各气体浓度测量，因各气体对传感器的相互干扰等问题则不易测准，也限制了其在气体浓度在线检测领域的应用。如发明专利1866027B公开了一种一体化气体在线检测仪，主要是通过渗透法除水器和精细过滤器对被检测气体中的水汽和灰尘进行去除后对混合气体浓度进行测量，而对各气体间对测量的相互影响并没有进行分析和处理,较难对于混合气体中的各气体浓度进行准确测量。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，设计一种以可分离气体种类的传感技术为基础的气体在线检测装置和方法，可准确地测量混合气体中各气体的浓度值，且整体设备系统成本低廉，可规模化应用于混合气体浓度的在线检测领域。

为实现上述目的，设计一种在线检测混合气体浓度的装置，包括检测装置箱体，气体采样单元，气体浓度检测传感器阵列单元，气路控制单元，电气控制与信息处理单元，其特征在于：所述检测装置箱体内设有气体采样单元、气体浓度检测传感器阵列单元、气路控制单元和电器控制与信息处理单元，所述气体采样单元的右侧设有气体浓度检测传感器阵列单元，气体浓度检测传感器阵列单元的右侧设有气路控制单元，所述气体采样单元、气体浓度检测传感器阵列单元和气路控制单元分别连接在电气控制与信息处理单元上；所述气体采样单元由进气管路、过滤器、微孔滤膜、水汽分离器和二级过滤器组成，所述气体采样单元的外壳内从左至右依次设有过滤器、微孔滤膜、水汽分离器和二级过滤器，所述进气管路从左至右依次穿过过滤器、微孔滤膜、水汽分离器和二级过滤器并连接气体浓度检测传感器阵列单元；所述气体浓度检测传感器阵列单元由若干个检测传感器和若干滤膜组成，气体浓度检测传感器阵列单元的壳体内从左至右依次设有若干个并列放置的检测传感器，每个检测传感器外分别套设有一个滤膜，位于检测传感器上方的气体浓度检测传感器阵列单元的外壳内设有排气管道，所述排气管道连接气路控制单元。

所述进气管路的左端贯穿气体采样单元的外壳并露出在气体采样单元外。

所述电气控制与信息处理单元设有若干个数据传输接口和若干个信号输出接口，电气控制与信息处理单元通过数据传输接口连接气体采样单元、气体检测传感器阵列单元和气路控制单元。

所述数据传输接口可采用RS-485、RS-232等标准数据传输接口中的任一种；所述信号输出接口包括LCD、LED中的任一种。

所述检测装置箱体由铝合金材料、聚合物复合材料中的任一种制成。

所述过滤器的孔径范围为1-250nm，微孔滤膜的孔径范围为0-1nm。

所述检测传感器外的滤膜离进气管道越远孔径越大，滤膜的孔径范围为0.3nm-1nm。

一种在线检测混合气体浓度的装置的检测方法，其特征在于包括如下步骤：